锆石学习笔记
钻石、锆石小知识
钻石、锆石小知识一、八心八箭简介：所谓八心八箭是当下最令人瞩目的、正点的切工设计，是采用了世界顶级的丘比特式切割，从钻石正上方切面俯视，可以看到大小一致、光芒璀璨且对称的八支箭，从钻石的正下方则呈现出完美对称、饱满的八颗心，赋予了婚戒独有的收藏价值。
完美对称的八颗心和八支箭、精确无瑕的切工令人赞叹不已，八心八箭凝聚一体，比喻“邂逅、钟情、暗示、梦幻、初吻、缠绵、默契、山盟”等八个美丽意境。
我们用H&A(Heart Arrow）来代表大家熟知的八心八箭。
二、八心八箭的优势：八心八箭钻石是钻石中的极品，人们公认八心八箭钻石是一种车工优良的钻石，主要是因为它具有下列主要特性：⒈极好的亮度⒉极好的火彩⒊极好的光学对称性⒋极好的光学直径⒌完美清晰的心型圆形三、如何形成八心八箭？⒈钻石有极好的对称性。
⒉圆形钻石的车工其冠角和亭角达到一定的匹配。
四、其他知识补充：关于钻石，什么叫4C：Cut(切工），Clarity(纯净度)，Carat(克拉)，Color(颜色）。
1) Cut切工：钻石的切工等级分为EXCELLENT，VERY GOOD，GOOD，FAIR，POOR。
2) Clarity纯净度：LC(FL无暇-IF内部无暇）（无暇），VVS(VVS1-VVS2）（极微瑕），VS(VS1-VS2）（微瑕），SI(SI1-SI2）（瑕疵），P（重瑕疵）。
这个的重要性不必说，如果自己购买的话，建议要买SI以上的钻。
3)Color颜色：分为D、E、F、G、H、I、J、K-M、N-Z。
推荐J以上的。
大家通常说的白色就是指在H、I、J色，如果商家没有细说是哪一色，一般指的就是J色了，国际证书会写的非常详细。
优白就是指D、E、F、G，这些钻价格会高一些。
4)Carat克拉：1克拉等于200mg。
大家又喜欢把1克拉分为100分。
所以通常说的30分，50分，就是0.3carat、0.5carat。
但是，请大家注意，蓝色表带那款星月系列华为WATCH镶嵌的是68颗施华洛世奇锆石，而不是天然钻石。
全面，独到，干货，关于锆石的专著
全面，独到，干货，关于锆石的专著近二十年来，锆石的内部结构、示踪元素和同位素地球化学(放射成因和稳定)、化学和机械稳定性等方面的研究取得了很大进展。
这一知识的应用以及锆石在地质研究中的应用已经变得广泛。
今天，锆石的研究作为“锆石学”的伪学科存在，包括来自稳定和放射成因同位素、沉积学、岩石学、微量元素和实验矿物学等一系列分支学科的材料科学家和地球科学家。
锆石学已成为一个重要的研究领域，对作为副矿物之一的矿物锆石进行综述，在覆盖的深度和广度上都无法满足锆石学界的需要和兴趣。
本书的16章涵盖了过去二十年锆石相关研究的最重要方面，并突出了未来可能的研究途径。
Finch和Hanchar(第一章)综述了锆石和其他具有锆石结构的矿物(和合成)相的结构。
在大多数锆石的岩石类型中，锆石是稀土元素的重要寄主。
这些元素的丰度和球粒-规格化稀土元素模式mav提供了关于生成火成岩和变质岩过程的重要信息。
第二章，霍斯金·诺·沙尔特格评述了成岩锆石、变质锆石和热液锆石的微量元素组成。
锆英石熔体包裹体的研究是一项令人兴奋的新研究方向。
在晶体生长过程中，熔体包裹体可以作为时间的函数，提供晶体形成时熔体的微量元素和同位素组成的直接信息。
Thomas等人(第三章)综述了锆英石熔体包裹体的研究。
Hanchar和Watson(第四章)综述了锆石饱和度的实验和自然研究，以及锆石饱和度温度计在天然岩石中的应用。
讨论了锆英石中的阳离子扩散和氧扩散。
扩散研究对于限制痕量元素和同位素数据的质量以及估计地质环境中的温度暴露是必不可少的。
锆石是铀-铅同位素年代学中最常用的副矿物。
在过去的30年里，仪器和分析技术的重大发展意味着锆石在早期亚齐亚研究、岩浆成因和天体生物学中扮演着重要的角色。
四章分别介绍了锆石地质年代学的不同方面。
第6章是戴维斯等人对20世纪50年代中期至今锆石地质年代学的历史发展进行了回顾。
接下来的三章重点介绍了锆石地质年代学的特殊技术，即ID-TIMS (Parrish和Noble)。
锆石小科普
锆石小科普一、锆石是人造的？“锆石？不就是合成立方氧化锆吗？不就是那种几块钱就可以买一大包的很像钻石却很廉价的东西吗？”一提到锆石，大家的反应就是：假钻石，假宝石，不值钱！其实并不是！锆石是天然宝石！从成分上讲，「锆石」是一种硅酸盐矿物，不仅不是人造的，「锆石」还是地球上最古老的矿物之一。
2001年，地质学家在澳大利亚西部一片牧场的岩石中发现了一块体积极小的锆石，它的直径仅仅相当于人的头发丝直径的两倍。
科学家通过放射测年法对它进行鉴定后发现，这块微小的锆石竟然形成于距今44亿年前。
要知道地球的历史才只有46亿年、月球的历史才45亿年左右、人类的历史满打满算才200万年。
该岩石现存苏格兰博物馆在中世纪，这种宝石被认为能促进良好睡眠，驱赶邪灵及增加财富、荣誉和智慧。
锆石作为拥有丰厚传统底蕴的宝石，受到设计师们的追捧。
澳大利亚是最大的「锆石」产出国，其产地还有缅甸、尼日利亚、斯里兰卡、泰国和越南。
二、锆石有辐射吗？答案是有。
这也就是天然锆石一直没有得到普及的原因。
因为锆石的成分中含有放射性元素：铀（U）、钍（Th）。
因此说锆石有放射性也不为过。
但是通常用于制作首饰的锆石，必然是放射性在安全范围内的非低型锆石（辐射基本还不如手机大），因此大家可以放心佩戴。
按照结晶程度，锆石可分为高、中、低三型：高型是指结晶程度好的、宝石级别的锆石，通常这种类型的锆石价格较高、产量较少。
中型锆石可以通过一些优化、处理手段摇身一变成为高型锆石。
低型则是指结晶程度差、近似非晶体，这种类型的锆石不仅产量大、不够美观、还有辐射。
三、锆石=仿钻？锆石≠人造立方氧化锆，「人造立方氧化锆」才是“仿钻”。
很多人都听过锆石，但从来没有见过它。
这主要是因为在 20 世纪初无色锆石被广泛用作钻石仿制品。
长久以来，锆石就因其外观酷似钻石而更换了其角色，对于很多人而言其名字仍意味着“仿品”，这不免令人遗憾。
锆石的明亮度与闪光参数，仅次于钻石。
也正因为它的耀眼，在20世纪初，无色锆石被大量作为钻石的替代品吗，不过替身的日子并没有过多久。
宝石学——大三下上课课堂笔记
2016.2.22：1.考试：20个珠宝在3h内鉴定完毕2.日光效应：由于有磁铁矿等产生的反光3.宝石的分类2016.3.1：1.测宝石的密度----阿基米德定律/测重液/固体密度仪2.宝石学工具（观察内部有瑕疵与否、表面抛光如何等等）：i.放大镜----10倍（放大镜挨到眼睛上，两眼睁开）ii.镊子iii.手电筒iv.光学显微镜v.二色镜（解理与缝隙斜交才可）vi.滤色片vii.宝石偏光镜（宝石放上后，旋转底部的玻璃片---不要动上方的偏光镜/透明度差的宝石不能用/圆钻型要倾斜的摆---否则会出现博氏镜彩圈效果/裂隙多的宝石会有异常消光/异常消光现象）1.光性均质体：360°旋转宝石全暗2.非均质体（给光线分成两束光）：360°旋转4明4暗3.异常消光2016.3.8：1.折射仪：测平均折射率时候，寻找半明半暗分界线对应的刻度2.n e>n o，正光性/n o>n e，负光性----一轴晶3.N g-n m>n m-n p,正光性/N g-n m<n m-n p,负光性-----二轴晶4.还有等轴晶系5.折射油放的时候要少点6.折射仪对透明与不透明的宝石都可以测量，但是必须要抛光（必须要平）7.反射折射仪的误差较大8.分光镜----光源要集中，不要手拿宝石（人手血液会有所影响）9.发光性----跟宝石中的杂质有关----紫外灯有伤害，所以换样品的时候要先关上灯，另外脸部要紧挨上去（以免周围光源的影响）10.热导仪----预热-----预设X个格的量----钻石类和金属类的声音是不同的2017.3.15：1.金刚石产于金伯利岩的可以作为商业用钻，其余的很难有商业意义，金刚石很容易富集在砂矿中。
2.非洲南部的钻石（金刚石）产地很集中3.含B的金刚石会有点蓝色，而且导电4.1B或IIA型大多是合成的5.金刚石生成于高温高压的100km以下，随着火山喷发带到近地表（喷出地面或侵入地壳）6.4C分级原则7.切工级别划分8.0.17ct以上的可以进行钻石分级2017.3.22：1.红宝石：红色刚玉宝石2.蓝宝石：除了红宝石之外的刚玉宝石3.红蓝宝石的形成条件并不苛刻，成分要求富Al贫Si（独立的Al的矿物要在Si消耗殆尽后才能形成）4.中国山东蓝宝石和澳大利亚蓝宝石的成因是一致的，和泰国一样都需要进行改色5.红蓝宝石都是高档宝石（天然的宝石可能并不完美，但是可以进行处理与改善）6.传统扩散的效果不均匀、Be扩散是新型扩散典型颜色是橙色7.合成宝石：焰熔法（主要方法）、助溶剂法（有残存的助溶剂）、水热法（温度控制溶解度）8.焰熔法合成出星光红蓝宝石9.祖母绿是绿柱石家族中最名贵的种属10.祖母绿主要的优化方法是填充（在祖母绿的裂缝之间填充）11.祖母绿合成：水热法（主要方法---钉状包体）和助溶剂法12.海蓝宝石是仅次于祖母绿的绿柱石中的中档宝石13.金绿宝石----常常形成轮式双晶14.星光是用手电去照、合成红宝石用透射光去看弧形生长、合成蓝宝石的扩散的不均匀性会显示在棱上颜色中中间颜色轻2017.3.29：1.锆石是副矿物，与红蓝宝石共同采收2.橄榄石很难看到理想的晶体，都是粒状的东西3.尖晶石合成方法：焰熔法与助溶剂法4.锆石---辐照法改善的效果并不稳定5.托帕石---黄玉6.石榴子石六射星光，石榴子石是等轴晶系7.石榴子石的拼合可以去模仿祖母绿8.长石是地壳中含量最高的矿物9.拉长石的彩色只有干射，没有衍射----不是变彩而是韵彩10.长石最重要四个品种：月光石、日光石、拉长石、天河石2017.4.5：1.前几节课都在讲宝石，这节课讲玉石，其中翡翠是玉石中最著名的2.翡翠的正确定义是以硬玉矿物为主的辉石类矿物组成的纤维状集合体3.钠长石高压下变成硬玉加石英（可能成因之一）4.浸蜡不影响是不是A货、B货通常是用酸洗然后充填树脂，C货浑浊晕染5.镀膜翡翠会用一些脱皮处（用针）6.B货是照着光（反射）看到有些地方不反光，如果B货化很强，那么就成蜡状，C 活是对着光（投射）看到颜色一条条不是一片的，A货即使有坑洼处也是反光的。
变质岩石学-锆石年代学
澳大利亞Macquarie大學的LA-ICP-MS
南京大學地球科學系 LA-ICPMS實驗室
鋯石定年
DBG06 (115±2 Ma)
DBG06 (116±2 Ma)
2442±54 Ma
2501±18Ma
234±2 Ma
227±2 Ma
不同粒徑的鋯石定年斑束設計
Surface 1
30微米
20微米
TIMS U-Pb定年分析可以給出206Pb/204Pb, 208Pb/206Pb, 以及 普通鉛校正過的206Pb/238U，207Pb/235U，207Pb/206Pb比值。
為了減少Pb丟失的影響和吸附的普通Pb, 通常在鋯石溶 解前利用高壓氣體進行磨蝕或用酸浸濾處理.
TIMS
TIMS的優缺點
HF酸蝕刻法
陰極發光電子成相（CL imaging)
岩漿成因鋯石
變質成因
岩漿結晶的
變質結晶的
岩漿結晶的
蛻晶化鋯石 (metamict zircon)
雙層內部結構－兩期
深熔鋯石
magmatic
Inherited overgrowth
Inherited overgrowth
Alteration zircon
c
a a
Cavosie et al., 2006 GCA
White and Ireland，2012. CG
Xu et al.，2012. Lithos
澳大利亞國立大學標準鋯石
哈佛大學標準鋯石
遼南永勝霓霞正長岩
北京東嶺臺組火山岩
遼南永勝霓霞正長岩
遼東飲馬灣山輝長岩
SHRIMP和LA-ICPMS定年結果對比
Xu et al.，2012. Lithos
工作笔记——锆石定年
工作笔记——锆石定年工作笔记—锆石定年2014年4月4日，于中国地质科学院地质所，经与多接受等离子质谱实验室联系，老师安排我做两天LA-MC-ICP-MS锆石U- P b 定年实验。
一、工作内容整个锆石定年过程大致包括锆石分选、样品制靶、锆石U-P b 测年、分析测试数据。
我们的实验工作主要为锆石U-P b测年，包括装靶/换靶→定位→吹气→打点→调数据→吹气→打点。
仪器运行几乎是全自动控制，我们的主要任务就是选好要测试的锆石颗粒以及每颗锆石要测试的年龄位置。
此次实验样品采自塔里木盆地前寒武纪基底的碎屑岩、变质岩、岩浆岩，测试时使用锆石标样GJ1、SRM610/620和91500作为参考物质。
二、工作流程方法（一）锆石分选锆石采集之前要对采样区的岩石出露情况、风化、剥蚀程度，岩浆活动的期次、成分，变质作用的程度、期次以及岩石成因机制等进行比较全面的了解。
锆石的主要成分是硅酸锆，由于岩石酸性不同，不同类型岩石一般采集重量不同。
偏酸性的岩类一般含锆石相对多一些，而偏基性岩类含锆石则相对较少。
对于花岗岩、流纹岩等偏酸性岩石，采集3~4kg重的样品就行；对于闪长岩、安山岩等中性岩石，通常采集7~10kg；而对辉长岩、玄武岩等偏基性岩石，一般采集40~50kg。
对采集样品进行机械粉碎（以不破坏锆石晶体形态为标准）、淘洗、重力分选或磁选、双目镜下把锆石分选开来。
（二）样品制靶在双目显微镜下挑选锆石颗粒粘到双面胶上，加注环氧树脂，待固化后，将靶内锆石打磨至原尺寸一半大小。
样品靶抛光后在显微镜下拍摄锆石反射光和折射光照片，在等离子质谱实验室拍摄阴极发光（CL）照片。
（三）锆石U-P b测年实验根据锆石CL照片、反射光和折射光照片选择锆石测试位置，利用激光器对锆石进行剥蚀。
每个实验样靶一般粘有6~8个样品，每个样品可以根据情况测试不同数量的样点，而样点多时一般分成几组进行打点。
样点分组时，每组前后都有四个标样，即两个GJ1、一个SRM610/620和一个91500，其中SRM620不能出现在总体样点的首位位置且只出现一次。
锆石及Hf同位素 文献阅读笔记
锆石是各类成因岩石中常见的副矿物，是U-Pb同位素定年的重要对象。
随着近年来同位素年代学向微区高精度方向发展，锆石的离子探针(如SHRIMP)与激光探针(LA-ICPMS)等成为目前U-Pb同位素定年的重要方法。
这些方法的共同点就是需要标准锆石作外部校正，因此理想的标准锆石是U-Pb定年能否获得可靠结果的关键。
另一方面，锆石的理想晶体化学式为ZrSiO4，但大多数锆石中含有0.5%~2%的Hf，因而也是进行Hf同位素测定的理想矿物。
Hf有6个同位素，其中176Hf是由176Lu通过b衰变生成。
锆石中由于Lu/Hf比值很低(176Lu/177Hf比值通常小于0.002)，因而由176Lu衰变生成的176Hf 极少。
因此，锆石的176Hf/177Hf比值可以代表该锆石形成时的176Hf/177Hf比值，从而为讨论其成因提供重要信息。
（徐平，2004；科学通报；U_Pb同位素定年标准锆石的Hf同位素）锆石Hf同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室完成为使Hf同位素分析与锆石U-Pb年龄分析相对应，我们的锆石Hf同位素的分析点与U-Pb年龄的分析点位于同一颗锆石晶体内，但由于在进行锆石U-Pb测定时有的测点基本被离子束击穿，所以锆石Hf的分析点与锆石U-Pb年龄分析点并不完全重合，但都位于同一锆石颗粒内。
地球化学分析：主量元素数据分析；稀土模式图，轻重稀土分馏，有无负铕异常；微量元素蜘蛛网图。
锆石的稀土元素分析：锆石的稀土模式图锆石的Hf同位素特征：1.形成年龄t 对Hf( t) 图解2.锆石的Hf二阶段模式年龄直方图3.地球化学图解分析构造背景、物源（耿元生周喜文，2010；岩石学报；阿拉善地区新元古代早期花岗岩的地球化学和锆石Hf 同位素特征）通过对北京昌平地区燕辽裂陷槽内出露的基底密云群片麻岩及其上覆沉积盖层底部长城系常州沟组和顶部青白口系长龙山组砂岩的锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄和Hf同位素组成的研究，对华北克拉通新太古代-元古宙期间的沉积与地壳演化进行探讨。
变质岩石学-第五章 锆石年代学
四 锆石U-Pb定年方法
1. Isotope dilution thermal ionization mass spectrometry 同位素稀释热电离质谱仪(ID TIMS)，也称溶液法或稀释 法。多颗粒，单颗粒，化学流程，离子交换柱分离
一般锆石中含ZrO2 = 65.9%, SiO2 = 32%, HfO2 =0.5 2.0%, Th, U, HREE, P微量。
锆石一般无色透明，但常具浅棕，粉红， 有时深棕色。一般颜色深成因复杂，多为 老锆石或U、Th含量高的。其比重达 4.54.6，无磁性，是分选的有利条件。
锆石的结构
锆石是四方晶系矿物
2. Secondary Ion Mass Spectroscopy二次离子探针法 Sensitive High Resolution Ion Microprobe高灵敏度高分辨率 二次离子探针质谱计法：SHRIMP、Cameca)法 3. Laser ablation-inductively coupled plasma-mass
第一次成功的测试是用Ar+为一次离子源，对澳大利亚 Broken Hill的方铅矿进行了S、Pb同位素分析，获得了精确 的结果，这标志着SHRIMP新技术的诞生。SHRIMP的成功 极大地推动了地球科学的发展。
技术特点: 高分辨率, 高灵敏度, 高精度, 微区原位
SHRIMP的最大技术优势是矿物（锆石，独居石、榍石、 磷钇矿和磷灰石等）的微区原位(in situ)定年，不需化学处 理，可对一个矿物的不同部位直接定年，一般束斑直径是 20~30μm左右，1-2μm深。 可以测定非常年轻形成的锆石年龄(<2 Ma).
锆石基础知识
锆石基础知识锆石又称锆英石，锆英石是一种硅酸盐矿物，它是提炼金属锆的主要矿石。
那么你对锆石了解多少呢?以下是由店铺整理关于锆石知识的内容，希望大家喜欢!锆石的介绍锆石又称锆英石，日本称之为“风信子石”，它是十二月生辰石，象征成功，是地球上形成最古老的矿物之一。
因其稳定性好，而成为同位素地质年代学最重要的定年矿物，已测定出的最老锆石形成于43亿年以前。
锆石是一种性质特殊的宝石。
它有较高的折光率和较强的色散，无色或淡蓝色的品种加工后，象钻石一样有较强的出火现象。
由于它在外观上与钻石很相似，因而被誉为可与钻石媲美的宝石锆石是一种硅酸盐矿物，它是提炼金属锆的主要矿石。
锆石广泛存在于酸性火成岩，也产于变质岩和其他沉积物中。
锆石的化学性质稳定，因而经常保存与漂砂中，并作为碎屑物出现与沉积岩和沉积变质岩中，并且真正有开采价值的锆石是沙型锆石矿床。
在碱性岩和碱性伟晶岩中可富集成矿，著名的产地有挪威南部和俄罗斯乌拉尔。
锆石也常富集于砂矿中。
世界上重要的宝石级的锆石产于老挝、柬埔寨、缅甸、泰国等地。
中国东部的碱性玄武岩中也有宝石级的锆石。
锆石是提取锆和铪的最重要的矿物原料，也用于国防和航天工业。
按锆石的物理性质和化学成份可分为高型和低型两个变种。
结晶完整的晶体多为“高型”;晶体极差或无晶者为“低型”。
由于放射性元素，使得锆石的内部结构遭到破坏，根据内部结构特点，分为高型锆石、中型锆石和低型锆石三种。
就宝石价值来说，高型锆石价值较高锆石的形态特征锆石的结构形态锆英石在各种火成岩中作为副矿物产出;锆英石的化学性质稳定，因而经常保存与漂砂中，并作为碎屑物出现与沉积岩和沉积变质岩中，并且真正有开采价值的锆英石是沙型锆英石矿床。
在碱性岩和碱性伟晶岩中可富集成矿，著名的产地有挪威南部和俄罗斯乌拉尔。
锆英石也常富集于砂矿中。
世界上重要的宝石级的锆英石产于老挝、柬埔寨、缅甸、泰国等地。
中国东部的碱性玄武岩中也有宝石级的锆英石。
锆英石是提取锆和铪的最重要的矿物原料，也用于国防和航天工业。
锆石成因矿物学研究及其对UPb年龄解释的制约
锆石成因矿物学研究及其对UPb年龄解释的制约一、本文概述1、锆石的概述：介绍锆石的基本性质，包括化学组成、晶体结构及其在地质体中的分布等。
锆石，作为一种重要的副矿物，具有独特的物理化学性质和广泛的地质分布，为地质年代学和矿物学研究提供了重要的信息。
其基本性质主要包括化学组成、晶体结构以及在各类地质体中的分布等。
化学组成方面，锆石主要由锆和氧组成，其化学式为ZrSiO₄。
锆石中的锆元素是一种高场强元素，具有较高的离子半径和电荷，因此在矿物中通常以四面体配位形式存在。
锆石中还可能含有少量的其他元素，如Hf、Th、U等，这些元素的存在对锆石的成因和演化过程具有重要的指示意义。
晶体结构方面，锆石属于四方晶系，具有高度的结晶性。
其晶体结构中，锆离子与四个氧离子形成四面体配位，而硅离子则与四个氧离子形成硅氧四面体。
这些四面体结构在空间中相互连接，形成了锆石的独特晶体结构。
在地质体中的分布方面，锆石广泛存在于各类岩石中，特别是在火成岩和变质岩中更为常见。
锆石在岩石中的分布和形态受到多种因素的控制，如岩浆成分、温度、压力、时间等。
因此，锆石的研究不仅可以揭示岩石的形成和演化过程，还可以为地质年代学提供重要的年代信息。
锆石的基本性质决定了其在地质学研究中的重要地位。
通过深入研究锆石的成因矿物学特征，我们可以更好地理解地球的形成和演化历史，为地质学的发展提供新的思路和方法。
锆石中的UPb年龄信息也是制约我们理解地球历史的关键因素之一。
通过对锆石UPb年龄数据的精确测定和分析，我们可以更加准确地推断出岩石的形成时间、岩浆活动历史以及地壳演化过程等。
因此，锆石成因矿物学研究及其对UPb 年龄解释的制约是地质学研究领域中的一个重要课题。
2、锆石成因矿物学的重要性：阐述锆石成因矿物学在地球科学领域的研究意义，特别是在理解地壳演化、岩浆活动、变质作用等方面的作用。
锆石成因矿物学在地球科学领域的研究意义重大，其研究不仅有助于深入理解地壳演化、岩浆活动、变质作用等关键地质过程，同时也为地球内部物质循环和成矿作用提供了重要的制约。
锆石测年基本原理
锆石测年基本原理一、基本原理1、锆石的物理性质锆石的主要成分是硅酸锆，化学分子式为Zr[SiO4]，除主要含锆外，还常含铪、稀土元素、铌、钽、钍等。
由于锆石常含有Th、U，故测定锆石中的Th/U的含量的由它们脱变而成的几种铅同位素间的比值以及它们与U的比值，可测定锆石及其母岩的绝对年龄。
由于Pb同位素很难进入锆石晶格，锆石结晶时的U与Pb发生强烈分馏，因此锆石是良好的U-Pb同位素定年。
此外，越来越多的研究表明，锆石环带状增生的形象十分普遍，结合微区定年法就可以反映与锆石生长历史相对应的地质演化过程。
锆石同时还是很可靠的“压力仓”，能够保存来自其母岩或早期变质作用的包裹物。
锆石晶体呈四方双锥状、柱状、板状。
锆石颜色多变，与其成分多变有关；玻璃至金刚光泽，断口油脂光泽；透明至半透明。
解理不完全；断口不平坦或贝壳状。
硬度7.5-8。
相对密度4.4-4.8，性脆。
当锆石含有较高量的Th、U等放射性元素时，据放射性，常引起非晶质化，与普通锆石相比，透明度下降；光泽较暗淡；相对密度和相对硬度降低；折射率下降且呈均质体状态。
锆石按成因分为高型锆石和低型锆石。
宝石学中依据锆石中放射性元素影响折光率、硬度、密度的程度将它分为“高型”、“中间型”、“低型”三种。
锆石属四方晶系。
晶体形态呈四方柱和四方双锥组成的短柱状晶形，集合体呈粒状。
强的晶格能和对Pb的良好保存性，丰富的、可精确分析的U含量和低的、可忽略的普通Pb 含量是其特点。
锆石U-Pb体系是目前已知矿物同位素体系封闭温度最高的，锆石中Pb的扩散封闭温度高达900℃，是确定各种高级变质作用峰期年龄和岩浆岩结晶年龄的理想对象。
另外，锆石中含有较高的Hf含量，大多数锆石中含有0.5－2%的Hf，而Lu的含量较低，由176Lu衰变成的176Hf极少。
因此，锆石的176Hf/176Lu可以代表锆石形成时的176Hf/177Hf初始比值，从而为讨论其成因提供重要信息。
第六章06锆石 P13
三、锆石的优化处理
锆石常用热处理以提高其质量，或改变颜色或改变 锆石的类型。 1、改变颜色 在氧化条件下对锆石进行加热，可产生金黄色、无 色的锆石，有些可产生红色；在还原条件下对锆石进行 加热，可产生天蓝色和无色的锆石，其中最重要的是越 南红褐色的锆石原料，经热处理后产生无色、蓝色和金 黄色。 2、改变类型 持续长时间的加热处理可引起硅和锆重结晶，将低 型锆石转向高型。相应可提高密度、硬度、折射率、透 明度等。同时，热处理引起重结晶可产生纤维状微晶， 形成猫眼。
锆石的纸蚀现象
二、锆石的品种
商业中锆石常根据颜色划分品种。常见的品种如下： 无色锆石：是宝石级锆石中最常见的一种，因为它外 观相似钻石，过去常用来冒仿钻石。 蓝色锆石：天然蓝色锆石很少，大多蓝色锆石是用其 他颜色的锆石加热以后得到的。它具明显的多色性。 红色锆石：它与红宝石有些相似。 黄色锆石：呈鲜黄、浅黄、金黄和黄绿等色调。 绿色锆石：一般为低型锆石。主要呈绿、黄绿。 棕色锆石：是最常见的锆石品种，呈红褐和黄棕等色。
斯里兰卡产锆石
五、矿床成因和产地
宝石级锆石主要作为副矿物产于玄武岩和变质 岩中，而真正有开采价值的是砂矿型锆石矿床。主 要锆石矿产地有：柬埔寨、泰国、缅甸、斯里兰卡、 法国、澳大利亚、美国等。我们国家的锆石几乎都 是同蓝宝石共生于砂矿中，如福建明溪，海南文昌， 山东等。
实习九石榴石锆石托帕石的鉴定
光泽和透明度
石榴石通常呈现出玻璃 光泽，透明度较高，但 有些品种可能半透明或
微透明。
石榴石的鉴定方法
观察外观
通过观察石榴石的颜色、光泽 、透明度等外观特征，初步判
断其品种和品质。
硬度测试
石榴石的硬度较高，可以通过硬度 测试进行鉴别，常见的硬度测试方 法有摩氏硬度计和刻划硬度法。
折射率测定
石榴石具有较高的折射率，可 以通过折射仪测定折射率进行 鉴别。
托帕石的鉴定方法
观察颜色和透明度
硬度测试
天然蓝色托帕石的颜色通常比较深，透明 度较高，而人工合成托帕石的颜色往往比 较浅，透明度也较低。
通过硬度测试可以初步判断托帕石的真伪 因为托帕石的硬度较高，可以划痕玻璃 。
折射率测定
密度测定
天然蓝色托帕石的折射率一般在1.61-1.64 之间，而人工合成托帕石的折射率往往较 低。
例如合成锆石与天然锆石的鉴别，主要通过 成分、结构、光学性质等方面进行区分。
04
托帕石的鉴定
托帕石的基本特征
颜色
托帕石通常呈蓝色、黄色或无色，也 有一些其他颜色如粉红色、橙色和绿 色。
晶体结构
托帕石是一种硅酸盐矿物，具有晶体 结构。
硬度
托帕石的硬度较高，摩氏硬度为8， 仅次于钻石。
光泽
托帕石通常具有玻璃光泽，透明度高。
密度测量
通过比重天平测量锆石的密度，并与标准值 进行比对。
折射率测量
通过折射仪测量锆石的折射率，并与标准值 进行比对。
硬度测试
通过摩氏硬度计测试锆石的硬度，并与标准 值进行比对。
锆石的鉴别案例
与其他硅酸盐类宝石的鉴 别
例如与橄榄石、碧玺等宝石进行鉴别，主要 通过折射率、密度和硬度等参数进行区分。
锆 石
锆石因为无色锆石极像钻石，一直有意无意地被当作钻石。
传说佩戴锆石能获得智慧、荣誉、和财富。
若锆石的光泽一旦消失，则是危险的信号。
一．宝石学性质：1．化学组成：ZrSiO4可含微量的Mn、Fe、Ca及放射形元素U、Th等。
放射性元素的辐射，造成锆石可有高、中、低三种不同的结晶程度。
其中，低型锆石为非晶态。
2．结晶习性：四方晶系。
常为两端带四方双锥的四方柱。
但在冲积砂矿中表现为砾石状。
3．颜色：常见有无色、天蓝色、绿色、黄绿色、黄色、棕色、红褐色等。
其中无色、天蓝色、和金黄色是由热处理产生的，也是锆石最重要的品种。
4．折射率和双折射率：两者从高型锆石到低型锆石均降低。
高型锆石的折射率为1.90-2.01，低型锆石为1.78-1.87；双折射率从0.060将低至0。
色散较强，达到0.038。
5．光泽与透明度：抛光面为金刚光泽至玻璃光泽，断口为油脂光泽。
6．多色性：尽管锆石的双折射率很大，但其多色性一般表现不明显仅热处理产生的蓝色锆石表现出强二色性（蓝色 - 浅棕黄色至无色）。
7．吸收光谱：锆石的可见光吸收光谱中可具有2 - 40多条吸收线。
其中653.5nm和660nm是锆石的特征吸收线，即使是无色的锆石也可具有653.5nm吸收线。
8．硬度与比重：高型锆石的硬度为7-7.5，低型锆石的硬度为6，两者均较脆，其边角常有破损。
高型锆石的比重为4.6-4.8，低型锆石为3.9-4.2。
9．内含物：高型锆石的后刻面棱重影十分明显，而低型锆石常具平直色带，有时可见两个方向的色带。
10．特殊光学效应：可具猫眼效应、星光效应。
二．产地：高型锆石主要产于柬埔寨、泰国、越南。
斯里兰卡、中国海南文昌也有产出。
宝石级的低型、中型锆石仅产于斯里兰卡。
三．锆石的优化处理：1．改变颜色：①在还原条件下，加热棕色、红褐色的锆石原料，可产生天蓝色或无色锆石。
经热处理产生的蓝色锆石会部分恢复原有的褐色，产生不悦目的褐蓝色。
这时，将它们放在有木炭的坩埚里加热至800-900摄氏度，即可完全转变为蓝色。
锆石
• 5)锆石众多的吸收线，是锆石鉴定的一个重要特 征。 • 其中653．5nm强吸收带是其特征吸收，而且不同 颜色不同产地的锆石的吸收线数量也不同。如在 缅甸产的一种绿褐色的锆石吸收线数量最多，一 个样品上可多达40多条吸收线；斯里兰卡锆石吸 收线的数量要少些，一般有14条吸收线；新南威 尔士Uralla的橙色锆石吸收只有几条；法国 Auvergne产的红色锆石只显示几条模糊的带。热 处理无色、天蓝色和金黄色的锆石吸收极弱；常 只有653．
3．中型锆石 结晶程度介于高型和低型之间的锆石，其物 理性质也介于高型和低型锆石之间。目前中 • 型锆石仅出产于斯里兰卡。常呈黄绿色、绿黄色、 褐绿色、绿褐色，深浅不一，主要呈现黄 • 色和褐色的色调。中型锆石在加热至1450℃时， 可向高型锆石转化，部分可具有高型锆石的物理 特征，但处理后的中型锆石，常呈混浊、不透明 状，不太美观，所以市场上很少出现这类锆石， 仅供收藏。
4．折射率和双折射率 折射率从高型至低型逐渐变小， 高型：折射率1．925～1．984(±0．040)，双折率 0．040～0．060 3 中型：折射率1．875～1．905(±0．030)，双折率 0．010—0．040，介于高型与低型之间； 低型：折射率1．810～1．815(±0．030)，双折率 无至很小。
在鉴定中还会遇到象榍石、透辉石等宝石与锆石相 混，鉴别方法如下： 1)榍石密度近于3．52，低于任何一种锆石；榍 石为二轴晶，而锆石为一轴晶；榍石三色性明显， 常呈微绿黄一微红黄一无色。 2)硼铝镁石常与褐黄色的锆石相混，放大检查 时均可出现重影线，但其折射率为1．668— 1．707，比锆石低得多。 3)绿色蓝宝石易与绿色低型锆石相混，但从折 射率上也较容易区别。蓝宝石的折射率较低， 1．762～1．770，很少高于1．780，而低型锆石 的折射率很少低于1．780。另外，蓝宝石的吸收 是450nm的吸收带，而低型锆石的吸收只是以 653．5nm为中心的模糊吸收带。
锆石俗称水钻
无 色 锆 石
蓝
绿
色
色
锆
锆
石
石
红黄色色源自锆锆石石
各
褐
种
红
颜
色
色
锆
的
石
锆
石
4. 锆石的其他物理性质
特征 光泽 折射率 双折射率
色散
硬度 比重 紫外荧光
高型锆石
低型锆石
金刚光泽，透明至半透明，条痕白色
用来冒充海蓝宝石的蓝色锆石通过锆石的双影易于 鉴别。
褐黄色锆石和褐黄色的硼铝镁石同样具有双影线， 但后者的折射率仅为1.668~1.707，比锆石低得多。
其它可能与高型和中型锆石混淆的宝石有榍石、合成金 红石、合成尖晶石和合成蓝宝石。这些可以借助双折射、 比重、折射率和偏光性等来区分。具体来说，榍石比重 小(3.52)，常有解理和裂理纹表现出来；金红石色散高， 且双折射率大；合成尖晶石无论在偏光性、比重、折光 率上都与锆石不同，合成蓝宝石在比重、折光率及双折 射上与锆石不同。此外锆石还有特征吸收光谱。
4.9 锆石
4.9.1 概述 4.9.2 锆石的基本特征 4.9.3 宝石（品）种与工艺要求 4.9.4 锆石的产出与产地 4.9.5 锆石的鉴别
4.9.1 概述
锆石，亦称“锆英石”，日本称之为 “风信子石”。
英文名称为Zircon。其来源一说可能是在 阿拉伯文“Zarkun”的基础上演变而来的，原 意是"辰砂及银朱"；另一说认为是来源于古波 斯语"Zargun"，意即"金黄色"。第一次正式使 用"Zircon"是在1783年，用来形容来自斯里兰 卡的绿色锆石晶体。
地球科学测试技术-第五章 锆石年代学-文档资料
锆石的结构
锆石是四方晶系矿物
单偏光下
正交偏光下
常 呈 矿 物 包 裹 体
锆石周围常见较浓的颜色，叫“多色晕”。
二 锆石的形成
岩浆结晶形成：超基性－酸性，形成温度 很广，（锆石饱和温度计）。
超基性岩中锆石阴极发光图像
大陆拉班玄武岩中锆石阴极发光图像
岩浆锆石 １）锆石形态和内部结构受岩浆组成和温度 控制，温度更为重要； ２）组成相同的喷出岩、浅成岩和深成岩中， 岩浆锆石的形态和内部结构可相同，也可不同， 据此可为判断岩浆形成和演化提供依据； ３）通常，随着岩浆基性程度增大，岩浆锆 石的Th/U比值也增大； ４）一些岩浆锆石包裹有岩浆玻璃包体，它 们提供锆石结晶时的岩浆组成； ５）残余锆石和捕获锆石的有无可作为岩浆 是否遭受陆壳物质影响的判断依据。
206 206
U 238t (e 1) 204 Pb
U 235t (e 1) 204 Pb
Th 232t (e 1) 204 Pb
232
238
207
Pb 204 Pb
207
Pb 204 Pb i
235
一般锆石中含ZrO2 = 65.9%, SiO2 = 32%, HfO2 =0.5 -2.0%, Th, U, HREE, P微量。 锆石一般无色透明，但常具浅棕，粉红， 有时深棕色。一般颜色深成因复杂，多为 老锆石或U、Th含量高的。其比重达 4.54.6，无磁性，是分选的有利条件。
锆石一般无色透明，但常具浅棕，粉红，有时深棕色。 一般颜色深成因复杂，多为老锆石或U、Th含量高的。 其比重达 4.5-4.6，无磁性，是分选的有利条件。
碱性玄武岩
11-5锆石
五、成因产地
1.成因 （1）碱性玄武岩 （2）镁质矽卡岩及伟晶岩 （3）砂矿 2.产地 泰国、斯里兰卡 柬埔寨、缅甸、越南、中国等
16
热处理：改变颜色和类型
1.改变颜色
红褐色锆石
900～1000℃
还原气氛（真空）
无色氛（空气）
无色、金黄色锆石
13
2.改变类型（增加透明度）
1450℃ 加热 重结晶
低型锆石 低型锆石
高型锆石 锆石猫眼
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四、质量评价
1.颜色 蓝色→无色→红色→绿色→黄绿色→黄色 2.净度 特别要注意刻面棱磨损（纸蚀），重新抛光损失较大重量。 3.切工 应考虑比例和切割方向。 （1）比例应能体现锆石高折射率、色散 （2）避免刻面棱重影造成的模糊，应让光轴垂直台面。 （3）蓝色锆石多色性强，也要光轴垂直台面。 4.重量：超过10ct不多见。
锆石
第十一章第五节
主讲教师 裴景成
锆石是天然宝石中RI仅低于钻石， 色散值很高的宝石，无色透明的锆石 酷似钻石，是钻石最好的天然替代品。 作为12月份的生辰石，象征着成功。
1
一、概述
1.矿物名称：锆石 Zircon 2.化学成分： ZrSiO4，可含微量放射性元素U、Th. 由于U、Th等放射性元素的存在，可使 锆石的结晶程度有不同程度的降低，而分成高 型、中型和低型锆石.
高型锆石的后刻 面棱重影现象
7
6.多色性 蓝色：强 蓝/无色 其它颜色：弱 7.比重：3.90~4.73 变化大 8.荧光：无——强，变化大，与体色相近。
8
9.光谱（U谱） 红区653.5强吸收线（诊断线），同时还有多条 吸收线（多达40条） 绿色：可达40条 蓝色、无色：可只有653.5nm
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1、一般锆石中U、REE和Th等微量元素含量越高，锆石阴极发
光的强度越弱，钻石的CL图像和BSE图像的明暗程度往往具
有相反的对应关系。
----“锆石PPT”
2、CL图像反映锆石的内部结构最清楚，也是锆石内部结构研究中
最常用和最有效的方法。
3、振荡环带的宽度可能与锆石结晶时岩浆的温度有关，高温条件下微量元素
扩散快常常形成较宽的结晶环带(如辉长岩中的锆石)(图2(a))；低温条件
下微量元素的扩散速度慢，一般形成较窄的岩浆环带(如I型和S型花岗
岩中的钻石)(图2(b))。
4、微量元素含量较高的锆石的稳定性低于微量元素含量较低的锆
石，因此，在同一样品的锆石中微量元素较高的颗粒和、或区
域更易于发生重结晶作用。
受蜕晶化作用影响的锆石区域由于
其结构上的不稳定性，最容易发生变质重结晶作用。
己有实验
结果表明，在有流体存在的情况下，在温度≥ 400℃时，严重
蜕晶化锆石可以很快发生重结晶作用。
5、岩浆锆石的Th、U含量较高、Th/U比值较大(一般>0.4)；变质
锆石的Th、U含量低、Th/U比值小(一般<0.1)。
但是一些组成
特殊的岩浆中结晶的岩浆锆石具有异常的Th/U比值，例如有
些岩浆岩锆石的Th/U比值非常低，可以小于0.l，而部分碳酸
岩样品中岩浆锆石具有异常高的Th/U比值，可以高达10000。
所以，仅凭锆石的Th/U比值有时并不能有效地鉴别岩浆锆石
和变质锆石。
6、生长速度较慢的锆石容易与接触介质到达化学平衡，导致这类
变质新生锆石具有较高的U含量和较低的Th/U比值；而生长
速度较快的变质锆石与生长介质之间不能或只能部分到达化学
平衡，导致其具有较低的U含量和较高的Th/U比值。
7、变质流体活动过程中形成的脉体中的锆石一般具有规则的外形，
少有残留核，无分带到明显的面状分带或振荡分带，非常低的
Th/U比值(一般<0.1)。
通过微量元素和包裹体的研究，可以进
一步确定这些变质脉体中锆石的具体形成条件(如绿片岩相、榴
辉岩相或蛇纹石化热液蚀变作用)。
对这些钻石区域进行U-Pb
定年，可以对不同条件下流体活动的时间进行准确的限定。
8、正长岩中锆石具有正Ce 异常、负Eu 异常和中等富集重稀土
元素(HREE); 花岗质岩石中锆石明显负Eu 异常、无Ce 异常,
无明显H REE 富集; 碳酸岩中锆石无明显的Ce 、Eu 异常,
轻、重稀土元素分异程度变化较大; 镁铁质火山岩中锆石的轻、重稀土元素分异明显; 金伯利岩中锆石无明显的Eu 、Ce 异常,
轻、重稀土元素分异程度不明显[ 28 , 31] (图2)。
大部分地球
岩石中锆石的HREE 比LREE 相对富集,显示明显的正Ce
异常、小的负Eu 异常; 而陨石、月岩等地外岩石中锆石则具
强的Eu 亏损、无Ce 异常[ 28] 。
Belousova 等[ 28] 建立了
通过锆石的微量元素对变化图解和微量元素的质量分数来判别
不同类型的岩浆锆石的统计分析树形图解。
“锆石地球化学特
征及地质应用研究综述”
9、。